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  2. 低表面能涂層改寫面積比規則
      今天,消費類技術推動著對密集和更小裝置的需要,表面安裝器件的組裝工藝隨之變得越來越難。對于包含各種元件的電路板,涂布在電路板焊盤上的焊膏體積變化范圍很大,人們試圖使用各種技術保證始終一致地涂布適當體積的焊膏。

      這些技術包括根據目標器件蝕刻階梯網板,提高電鑄鎳網板孔的側壁的光滑度,以及更新網板材料的激光切割技術。

      面積比

      目前,越來越多地根據面積比來設計網板孔,在IPC 7525 B中明確地作了規定。面積比必須大于0.66,這個數值是閾值,提出這個閾值是為了保證焊膏能夠一致地從網板釋放,稱為轉移效率。轉移效率是從網板孔釋放的焊膏與孔的理論(而不是實際的)尺寸紙幣,用百分數表示。

      面積比公式是:孔的面積/孔壁的面積。

      行業普遍接受的轉移效率是80%或更大一些,作為焊膏是有效地“良好”涂布的閾值。我們廣泛地研究了現有的文獻,沒有找到這個數字的源頭。我們找到自1990年代初以來的幾乎所有數據,用今天的各種材料作了試驗,包括使用各種獨特或者新穎的刮板設計對孔進行填充;使用有“獨特”尖角的電鑄網板;以及使用現代激光技術制作的梯型孔。

      我們將在面的討論看到,影響轉移效率的不只是這個簡單的公式,因此,需要一個復雜一些的公式為每個工藝精確地確定轉移效率的閾值。

      孔的填充

      面積比公式假定了孔是100%填充。在印刷時,對網孔的填充是綜合刮板類型(刮板的迎角、葉片彎曲等)、印刷速度、和印刷使用的焊膏特性而實現的。關于孔的有效填充,已經發表了許多論文;但是,這些論文都沒有證明,焊膏從網板孔釋放之前是100%地填充的。

      對刮刀迎角,刮刀材料的類型,刮刀邊緣的處理,以及各種超聲波或者振動刮刀,這些因素都進行了測試,這些研究認為這些因素提高了焊膏的涂布/轉移效率。有的研究認為,把更多材料填入孔中,可能會導致與釋放特性有關的其他問題。施加壓力對孔進行填充,以及五阻焊膜界定焊盤的密封不良,那么,在模板與板接觸的一側,會有少量助焊劑泄露到孔對應的焊盤四周圍。根據表面化學的新原理制造的助焊劑較容易轉移到焊盤上,減少網板表面上聚積的助焊劑,因而也減少了網板的清洗擦拭。

      阻焊膜界定焊盤和無阻焊膜界定焊盤

      最新的工作也說明阻焊膜界定焊盤(SMDP)和無阻焊膜界定焊盤(NSMDP)對轉移效率的影響。在我們看來,SMDP對轉移效率的影響可能和SMDP引起的額外的表面能有關,而使用NSMDP時沒有額外的表面能。
      和表面有關的性質

      通過網板把焊膏印刷到PCB表面上,從表面/界面化學的角度看,這是非常復雜的過程。焊膏通過網板的孔成功地印刷到電路板上,這個過程與多個不同現象有關。其中的一些現象可能是表面/界面化學性質的問題,而不是材料特性的問題。下面列出和表面有關的特性,這些特性可能對焊膏的印刷和焊膏在表面上的粘著有影響:

      1.網板表面的表面化學性質,尤其是網板面對PCB的一側和網板孔的側壁。

      2.待印刷表面的表面化學性質。

      3.助焊劑混合物的表面化學性質。

      4.焊料球的表面化學性質(通??梢院鲆?,除非焊料顆粒的尺寸<1微米)。

      5.助焊劑混合物的表面張力。

      6.助焊劑中有表面活化劑(減少劑、表面活性劑等)。

      7.網板表面和焊膏的總接觸面積。

      8.焊膏和印刷表面的總接觸面積。

      9.表面形態/粗糙度。

      10.重力。

      我們應該提到,我們使用“表面自由能”這個術語來描述一個具體材料的表面時,我們實際上是在說,這種材料表面的化學性質。分子和原子之間的相互作用有許多不同的方式,包括共價鍵、離子鍵、氫鍵和范德瓦爾鍵,正是分子和原子之間的這些相互作用,不僅決定著材料的眾多特性,也決定著它們的表面性質。焊膏是一種復雜的材料,可以把焊膏和表面之間的吸引、排斥看作這些力的相對強弱的結果。換句話說,這些最基本的相互作用力決定表面和材料之間的眾多相互作用。為了幫助讀者了解,表面、界面化學性質的差異和把焊膏印刷到板上有什么關系,我們將分別解釋每個問題,然后再把這些問題都集中起來,提供更有普遍性的指引,來幫助讀者選擇材料。

      上面提到的1-6屬于表面化學的問題。

      液體(或半固體)材料和固體表面接觸時,物相不同的兩種材料之間的相互作用將由上面列出的力共同控制,我們的重點考察在焊膏和各種材料之間的相互作用中起主導作用的力。關于液體的物體表面的潤濕,Gao和McCarthy撰寫了一個極好的指引。


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